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JP3246707B2 - Ferroelectric film etching method - Google Patents

Ferroelectric film etching method

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JP3246707B2
JP3246707B2 JP12690995A JP12690995A JP3246707B2 JP 3246707 B2 JP3246707 B2 JP 3246707B2 JP 12690995 A JP12690995 A JP 12690995A JP 12690995 A JP12690995 A JP 12690995A JP 3246707 B2 JP3246707 B2 JP 3246707B2
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JP
Japan
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gas
etching
film
ferroelectric film
halogen
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誠一 横山
康幸 伊藤
茂夫 大西
淳 工藤
恵三 崎山
仁 浦島
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Sharp Corp
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Sharp Corp
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Publication date
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、不揮発性メモリ素子、
揮発性メモリ用キャパシタ、光変調素子、圧電素子、焦
電型赤外線センサ等に用いられる強誘電体膜を微細加工
するための強誘電体膜のエッチング方法に関する。
The present invention relates to a nonvolatile memory device,
The present invention relates to a ferroelectric film etching method for finely processing a ferroelectric film used for a volatile memory capacitor, a light modulation element, a piezoelectric element, a pyroelectric infrared sensor, and the like.

【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が活
発に開発されている。上記強誘電体材料としては、PZ
T(Pb(Zr,Ti)O3、チタン酸ジルコン酸
鉛)、PbTiO3(チタン酸鉛)、BaTiO3(チタ
ン酸バリウム)、PLZT((Pb,La)(Zr,T
i)O3(チタン酸ジルコン酸ランタン鉛))等の酸化
物が主である。中でもPZTが、現在、不揮発性メモリ
用材料として最も有望視され、精力的な研究がなされて
いる。
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. The ferroelectric material is PZ
T (Pb (Zr, Ti) O 3 , lead zirconate titanate), PbTiO 3 (lead titanate), BaTiO 3 (barium titanate), PLZT ((Pb, La) (Zr, T
i) Oxides such as O 3 (lead lanthanum zirconate titanate)) are mainly used. Among them, PZT is currently regarded as the most promising material for nonvolatile memory, and energetically studied.

【0003】強誘電体膜を強誘電体不揮発性メモリに応
用する場合、強誘電体膜の微細加工が重要である。従
来、PZT膜等の強誘電体膜のエッチングには、ウェッ
トエッチング(S. Trolier, et.al,Proc.Sixth IEEE In
t. Symp. on Appl.of Ferroelectrics,Bethlehem,PA.(1
986) p.107)、Arを用いたイオンミリング(S.Lee,e
t.al.,Optical Engineering 25(1986) p.250)、CC
22混合ガスによる化学エッチング(Dilip P,et.a
l.,J.Electrochem.Soc.,Vol.140,No.9,(1933)p2635)あ
るいはHCl/CF4混合ガスによる化学エッチング
(M.R.Poor,et.al.,Mat.Res.Soc.Symp.Proc.vol.200(19
92)p.211)やCCl4を用いた化学エッチング(K. Sait
o,et.al.,Jpn,Appl.Phys.Vol.31(1992)p.L1260)等が行
われていた。
When a ferroelectric film is applied to a ferroelectric nonvolatile memory, fine processing of the ferroelectric film is important. Conventionally, wet etching (S. Trolier, et.al, Proc. Sixth IEEE In) has been used for etching a ferroelectric film such as a PZT film.
t. Symp. on Appl. of Ferroelectrics, Bethlehem, PA. (1
986) p. 107), ion milling using Ar (S. Lee, e
t.al., Optical Engineering 25 (1986) p.250), CC
Chemical etching with l 2 F 2 mixed gas (Dilip P, et.a
l., J.Electrochem.Soc., Vol.140, No.9, (1933) p2635) or HCl / CF 4 chemical etching with a mixed gas (MRPoor, et.al., Mat.Res.Soc.Symp.Proc .vol.200 (19
92) p. 211) and chemical etching using CCl 4 (K. Sait
o, et.al., Jpn, Appl. Phys. Vol. 31 (1992) p. L1260).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、集積度の高い
強誘電体不揮発性メモリを形成する場合、非常に微細な
加工が要求されるので、ウェットエッチングでは対応が
困難である。また、アルゴン等の不活性ガスを用いたイ
オンミリングでは、エッチングレートが遅く、エッチン
グされた物質の再付着による汚染の問題や、マスク側壁
への再付着による寸法シフトの問題等がある。一方、こ
の再付着を少なくすべく、圧力を高くして強誘電体膜に
垂直に入射するイオンを少なくし、かつ側壁にテーパを
付ける場合には、そのテーパの存在により線幅の正確な
制御ができないという問題もある。
However, when a ferroelectric nonvolatile memory having a high degree of integration is formed, very fine processing is required, so that it is difficult to cope with wet etching. In addition, ion milling using an inert gas such as argon has a low etching rate, and causes problems such as contamination due to re-adhesion of the etched substance and a dimension shift due to re-adhesion to a mask side wall. On the other hand, in order to reduce this re-adhesion, when the pressure is increased to reduce the number of ions vertically incident on the ferroelectric film and the side wall is tapered, the line width is accurately controlled by the presence of the taper. There is also a problem that can not be.

【0005】更に、フッ素ガスや塩素ガスを用いた化学
エッチングでも、特にPZTやPLZT等の強誘電体膜
の場合には、鉛に対して蒸気圧の高いハロゲン化物の形
成が困難なため、エッチングレートが遅かったり、マス
ク側壁への堆積物による寸法シフトが起こるという問題
があった。
Further, even in the case of chemical etching using fluorine gas or chlorine gas, particularly in the case of a ferroelectric film such as PZT or PLZT, it is difficult to form a halide having a high vapor pressure with respect to lead. There have been problems that the rate is slow and dimensional shift occurs due to deposits on the mask side wall.

【0006】例えば、図14に示すように、アルゴンガ
スによるスパッタエッチングまたはSF6のみを用いた
ケミカルエッチングを行った場合、マスク側壁に不揮発
性の堆積物が付着し、寸法シフトが生じる。図14は従
来技術の問題点の説明に供する図であり、21はシリコ
ン基板、22はNSG(Non-doping Silicate Glass)
膜、23はTi膜、24はTiN膜、25はPt/Ti
膜、26はPt膜、27はPZT膜、28は側壁デポ膜
を示している。
For example, as shown in FIG. 14, when sputter etching using an argon gas or chemical etching using only SF 6 is performed, a non-volatile deposit adheres to the mask side wall, causing a dimensional shift. FIG. 14 is a diagram for explaining the problems of the conventional technology, in which 21 is a silicon substrate, 22 is NSG (Non-doping Silicate Glass).
Film, 23 a Ti film, 24 a TiN film, 25 a Pt / Ti
Reference numeral 26 denotes a Pt film, 27 denotes a PZT film, and 28 denotes a side wall deposition film.

【0007】本発明は、このような従来技術の課題を解
決すべくなされたものであり、高いエッチングレートで
寸法シフトの発生を抑制または防止できる、強誘電体膜
のエッチング方法を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such problems of the prior art, and has as its object to provide a method of etching a ferroelectric film which can suppress or prevent the occurrence of dimensional shift at a high etching rate. Aim.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の本発明の
強誘電体膜のエッチング方法は、鉛との化合物からなる
強誘電体膜上にマスクとなる耐エッチング膜をパターニ
ングし、耐エッチング膜に覆われていない領域の上記強
誘電体膜をエッチングする強誘電体膜のドライエッチン
グ方法において、エッチングガスとして、不活性ガスと
ハロゲンガス又はハロゲン化物ガスとの混合ガスを用
、上記混合ガスの総流量に対する上記ハロゲンガス又
はハロゲン化物ガスの流量比が50%以下であることを
特徴とするものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for etching a ferroelectric film according to the present invention, wherein an etching resistant film serving as a mask is patterned on a ferroelectric film made of a compound with lead. in the dry etching method of a ferroelectric film to etch the ferroelectric film in the region not covered with the film, as an etching gas, a mixed gas of inert gas and a halogen gas or halide gas, the mixed gas Halogen gas or
Are those flow ratio of the halide gas is characterized der Rukoto 50% or less.

【0009】また、請求項記載の本発明の強誘電体膜
のエッチング方法は、エッチング時の温度が100℃以
上400℃以下の範囲であることを特徴とする、請求項
1記載の強誘電体膜のエッチング方法である。
[0009] The etching process of the ferroelectric film of the present invention according to claim 2, characterized in that the temperature during etching is in the range of 100 ° C. or higher 400 ° C. or less, claims
1 SL is an etching method of mounting of the ferroelectric film.

【0010】また、請求項記載の本発明の強誘電体膜
のエッチング方法は、上記ハロゲンガス又はハロゲン化
物ガスが塩素ガス又は塩化物ガスであることを特徴とす
る、請求項1又は請求項記載の強誘電体膜のエッチン
グ方法である。
[0010] The etching process of the ferroelectric film of the present invention according to claim 3, characterized in that the halogen gas or the halide gas is chlorine gas or chloride gas, according to claim 1 or claim Item 3. A method for etching a ferroelectric film according to Item 2 .

【0011】更に、請求項記載の本発明の強誘電体膜
のエッチング方法は、上記耐エッチング膜にシリコン酸
化膜を用いたことを特徴とする請求項1、請求項2又
請求項記載の強誘電体膜のエッチング方法である。
Furthermore, the etching process of the ferroelectric film of the present invention described in claim 4, claim 1, characterized in that a silicon oxide film in the etch-resistant film, according to claim 2 or claim 3 It is a method of etching a ferroelectric film as described above.

【0012】請求項記載の本発明の強誘電体膜のエッ
チング方法は、鉛との化合物からなる強誘電体膜上にマ
スクとなる耐エッチング膜をパターニングし、耐エッチ
ング膜に覆われていない領域の上記強誘電体膜をエッチ
ングする強誘電体膜のエッチング方法において、エッチ
ングガスとして不活性ガスとハロゲン系の第1ガスとハ
ロゲン系の第2ガスとからなる混合ガスを用いてドライ
エッチングを行い、エッチングされた上記強誘電体膜の
側壁に形成された化合物を水溶液によるウエット処理に
より除去することを特徴とするものである。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method of etching a ferroelectric film according to the present invention, wherein an etching-resistant film serving as a mask is patterned on a ferroelectric film made of a compound with lead, and is not covered with the etching-resistant film. In the method of etching a ferroelectric film for etching a ferroelectric film in a region, dry etching is performed using a mixed gas of an inert gas, a halogen-based first gas, and a halogen-based second gas as an etching gas. Then, the compound formed on the side wall of the etched ferroelectric film is removed by wet treatment with an aqueous solution.

【0013】また、請求項記載の本発明の強誘電体膜
のエッチング方法は、上記不活性ガスと上記ハロゲン系
の第1および第2ガスとの総流量に対する上記不活性ガ
スの流量比率が50%未満であることを特徴とする請求
記載の強誘電体膜のエッチング方法である。
[0013] The etching process of the ferroelectric film of the present invention described in claim 6, the flow ratio of the inert gas to the total flow rate of the first and second gas of the inert gas and the halogenated 6. The method for etching a ferroelectric film according to claim 5 , wherein the content is less than 50%.

【0014】また、請求項7,8記載の本発明の強誘電
体膜のエッチング方法は、上記ドライエッチングを行う
場合に、放電時の真空チャンバー内のガスの圧力が1m
Torr以上10mTorr以下の範囲内であることを
特徴とする請求項1乃至請求項のいずれかに記載の強
誘電体膜のエッチング方法である。
[0014] The etching process of the ferroelectric film of the present invention of claim 7,8, wherein, when performing the dry etching, a gas pressure in the vacuum chamber during discharge 1m
An etching method of a ferroelectric film according to any one of claims 1 to 6, characterized in that in the 10mTorr following range of Torr.

【0015】また、請求項記載の本発明の強誘電体膜
のエッチング方法は、上記不活性ガスがArガスであ
り、上記ハロゲン系の第1ガスがCF4ガスまたはSF6
ガスであり、上記ハロゲン系の第2ガスがCHF3ガス
であることを特徴とする請求項、請求項または請求
記載の強誘電体膜のエッチング方法である。
According to a ninth aspect of the present invention, in the method for etching a ferroelectric film according to the present invention, the inert gas is Ar gas, and the first halogen-based gas is CF 4 gas or SF 6 gas.
A gas, according to claim 5, wherein the second gas of the halogen system is CHF 3 gas, as an etching method of a ferroelectric film according to claim 6 or claim 8, wherein.

【0016】また、請求項10記載の本発明の強誘電体
膜のエッチング方法は、上記ハロゲン系の第1ガスとハ
ロゲン系の第2ガスにおいてハロゲン系の第2ガスの流
量のハロゲン系の第1ガスの流量に対する流量比率が7
0%未満であることを特徴とする請求項記載の強誘電
体膜のエッチング方法である。
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a method for etching a ferroelectric film according to the present invention, wherein the halogen-based first gas and the halogen-based second gas have a halogen-based second gas flow rate. The flow ratio to the flow rate of one gas is 7
The method for etching a ferroelectric film according to claim 9 , wherein the content is less than 0%.

【0017】また、請求項11記載の本発明の強誘電体
膜のエッチング方法は、上記ウエット処理に用いる水溶
液がH2Oであることを特徴とする請求項記載の強誘
電体膜のエッチング方法である。
[0017] The etching process of the ferroelectric film of the present invention of claim 11 wherein the etching of the ferroelectric film according to claim 5, wherein the aqueous solution used in the wet process is H 2 O Is the way.

【0018】また、請求項12記載の本発明の強誘電体
膜のエッチング方法は、上記ウエット処理に用いる水溶
液の温度が25℃以上100℃以下の範囲であることを
特徴とする請求項11記載の強誘電体膜のエッチング方
法である。
[0018] The etching process of the ferroelectric film of the present invention according to claim 12, claim 11, wherein the temperature of the aqueous solution used in the wet process characterized in that it is a range of 100 ° C. or higher 25 ° C. Is a method of etching a ferroelectric film.

【0019】[0019]

【作用】第1発明にあっては、エッチングガスとして、
不活性ガスとハロゲンガス又はハロゲン化物ガスとの混
合ガスを用いてエッチングを行うことによって、強誘電
体膜であるPZT膜等に含まれる鉛の酸素との結合力を
不活性ガスのスパッタリング作用により弱め、鉛とハロ
ゲンガス又はハロゲン化物ガスとのハロゲン化を促進
し、更にエッチング時の雰囲気を高温にすることによっ
て、ハロゲン化物ガスとして揮発させることで、強誘電
体膜をエッチングすることができる。
According to the first aspect of the present invention, as the etching gas,
By performing etching using a mixed gas of an inert gas and a halogen gas or a halide gas, a bonding force between lead oxygen contained in a PZT film or the like which is a ferroelectric film is increased by an inert gas sputtering action. The ferroelectric film can be etched by weakening, promoting the halogenation of lead with a halogen gas or a halide gas, and evaporating the halide gas by raising the atmosphere during etching to a high temperature.

【0020】また、第2発明にあっては、エッチングガ
スとして不活性ガスとハロゲン系の第1ガスとハロゲン
系の第2ガスとからなる混合ガスを用いてPZT膜等を
エッチングする。これにより、PZT膜等に含まれる鉛
の酸素との結合力を不活性ガスのスパッタリング作用に
より弱め、或は叩き出し、鉛とハロゲン系第1ガスおよ
び第2ガスとのハロゲン化を促進し、ハロゲン化物ガス
として揮発させる。このとき、ハロゲン化されて側壁に
付着した化合物は温水により処理することで除去する。
また、ハロゲン系第1ガスおよび第2ガスを用いること
により、レジストとの選択比を向上させ、レジストの側
壁を保護することによりレジストの後退による寸法シフ
トを抑えることができる。
In the second invention, the PZT film or the like is etched using a mixed gas of an inert gas, a halogen-based first gas, and a halogen-based second gas as an etching gas. Thereby, the bonding force between lead and oxygen contained in the PZT film or the like is weakened or beaten out by the sputtering action of the inert gas to promote the halogenation of lead with the halogen-based first gas and the second gas, Evaporate as halide gas. At this time, the compound which is halogenated and adheres to the side wall is removed by treating with warm water.
Further, by using the halogen-based first gas and the second gas, it is possible to improve the selectivity with respect to the resist and protect the side wall of the resist, thereby suppressing the dimensional shift due to the receding of the resist.

【0021】さらに、参考例にあっては、エッチングガ
スとして不活性ガスとハロゲンガス又はハロゲン化物ガ
スと炭化水素ガスとからなる混合ガスを用いて強誘電体
膜をエッチングする。強誘電体膜中に含まれるPb、Z
r、Ti等の各元素は、不活性ガスでスパッタリングす
ることにより酸素との結合力が弱められる。これによ
り、強誘電体膜中に含まれる各元素のハロゲン化を促進
して、ハロゲン化物ガスとして揮発させる。また、炭化
水素ガスを用いることにより、フォトレジストの側壁が
浸食されるのを抑制しながらエッチングを行って、エッ
チングレートを速くすると共に、寸法シフトを抑えるこ
とができる。このとき、ハロゲン化されて側壁に付着し
た化合物は水等により除去することができる。
Further, in the reference example , the ferroelectric film is etched using an inert gas and a halogen gas or a mixed gas of a halide gas and a hydrocarbon gas as an etching gas. Pb, Z contained in ferroelectric film
Each element such as r and Ti is weakened in bonding force with oxygen by sputtering with an inert gas. Thereby, the halogenation of each element contained in the ferroelectric film is promoted, and the element is volatilized as a halide gas. Further, by using the hydrocarbon gas, the etching can be performed while suppressing the erosion of the side wall of the photoresist, thereby increasing the etching rate and suppressing the dimensional shift. At this time, the compound which is halogenated and adheres to the side wall can be removed with water or the like.

【0022】[0022]

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しながら説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0023】(実施例1) 図1は本実施例における強誘電体膜のエッチング工程を
示す断面図であり、図2は本実施例に用いるECR(電
子サイクロトロン共鳴)プラズマエッチング装置の概要
図であり、図3は塩素ガスの添加量を変化させたときの
マスクのエッチングレートの変化を示す図であり、図4
はRF出力とエッチングレートの関係を示す図であり、
図5はRF出力と選択性との関係図である。図1におい
て、1はシリコン基板、2はNSG膜、3はTi膜、4
はTiN膜、5はPt膜、6はPZT膜、7はPt/T
i膜、8はSOG膜であり、図2において、9はマイク
ロ波、10は高周波電源、11はソレノイドコイル、1
2はウェハ、13は電極、14はCl2ガス導入口、1
5はArガス導入口である。尚、本発明は、ECRプラ
ズマエッチング装置で発生するような低圧力下で高密度
プラズマ{例えば、HWP(ヘリコン波)、ICP(誘
導結合)プラズマ}を発生できるような装置を用いれば
実施可能である。
Embodiment 1 FIG. 1 is a sectional view showing an etching process of a ferroelectric film in this embodiment, and FIG. 2 is a schematic view of an ECR (Electron Cyclotron Resonance) plasma etching apparatus used in this embodiment. FIG. 3 is a diagram showing a change in the etching rate of the mask when the amount of chlorine gas added is changed.
Is a diagram showing the relationship between RF output and etching rate,
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between RF output and selectivity. In FIG. 1, 1 is a silicon substrate, 2 is an NSG film, 3 is a Ti film,
Is a TiN film, 5 is a Pt film, 6 is a PZT film, 7 is Pt / T
In FIG. 2, 9 is a microwave, 10 is a high frequency power supply, 11 is a solenoid coil, and 1 is an SOG film.
2 is a wafer, 13 is an electrode, 14 is a Cl 2 gas inlet, 1
5 is an Ar gas inlet. The present invention can be implemented by using an apparatus capable of generating high-density plasma (for example, HWP (helicon wave), ICP (inductive coupling) plasma) under low pressure as generated by an ECR plasma etching apparatus. is there.

【0024】以下に、図1を用いて本実施例の強誘電体
膜のエッチング方法を説明する。
Hereinafter, a method of etching a ferroelectric film according to this embodiment will be described with reference to FIG.

【0025】まず、シリコン基板1上にCVD法によ
り、NSG膜2を約300nm程度成膜し、その上に、
NSG膜2とTiN膜4との密着性を向上させるため、
スパッタ法を用いてTi膜3を約20nm程度成膜す
る。このスパッタはアルゴンの流量=85SCCM、R
Fパワー=3kW、圧力=2.5mTorrの条件で行
った。
First, an NSG film 2 having a thickness of about 300 nm is formed on a silicon substrate 1 by a CVD method.
In order to improve the adhesion between the NSG film 2 and the TiN film 4,
A Ti film 3 having a thickness of about 20 nm is formed using a sputtering method. This sputtering was performed at a flow rate of argon = 85 SCCM, R
The test was performed under the conditions of F power = 3 kW and pressure = 2.5 mTorr.

【0026】次に、バリア層として、スパッタ法を用い
てTiN膜4を約200nm程度成膜した。このスパッ
タはアルゴン流量=58SCCM、窒素流量=76SC
CM、RFパワー=5kW、圧力=4mTorrの条件
で行った。その後、TiN膜4とPt膜5との密着性を
向上させるために、上述の条件でTi膜3を成膜し、続
いて、強誘電体膜キャパシタの下部電極としてスパッタ
法によりPt膜5を約100nm程度成膜した。このス
パッタはアルゴン流量=120SCCM、RFパワー=
2kW、圧力=4mTorrの条件で行った。
Next, a TiN film 4 having a thickness of about 200 nm was formed as a barrier layer by using a sputtering method. In this sputtering, the argon flow rate was 58 SCCM, and the nitrogen flow rate was 76 SC.
CM, RF power = 5 kW, pressure = 4 mTorr were performed. Thereafter, in order to improve the adhesion between the TiN film 4 and the Pt film 5, the Ti film 3 is formed under the above conditions, and then the Pt film 5 is formed as a lower electrode of the ferroelectric film capacitor by sputtering. A film of about 100 nm was formed. In this sputtering, argon flow rate = 120 SCCM, RF power =
The test was performed under the conditions of 2 kW and pressure = 4 mTorr.

【0027】次に、強誘電体膜であるPZT膜6をゾル
−ゲル法を用いて成膜した。この成膜方法はPZTのゾ
ル−ゲル液をスピンコーターでPt膜5上に成膜し、4
00℃で1時間の仮焼成を行った(図1(a)参照)。
その後、PZT膜6の本焼成として、600℃で30秒
のアニールとしてRTA(Rapid Thermal
Anneal)を行った。本焼成後のPZT膜6の膜
厚は約250nmであった。また、この際、Pt膜5と
TiN膜4間のTi膜3はPtと共晶し、共晶部分にP
t/Ti膜7が形成される(図1(b)参照)。更に電
極としてのPt膜5はグレインの集合体のような状態に
なる。
Next, a PZT film 6 as a ferroelectric film was formed by a sol-gel method. In this film forming method, a PZT sol-gel solution is formed on a Pt film 5 by a spin coater,
Preliminary baking was performed at 00 ° C. for 1 hour (see FIG. 1A).
Thereafter, RTA (Rapid Thermal) is performed as annealing at 600 ° C. for 30 seconds as main firing of the PZT film 6.
Anneal). The thickness of the PZT film 6 after the main baking was about 250 nm. At this time, the Ti film 3 between the Pt film 5 and the TiN film 4 is eutectic with Pt, and P
A t / Ti film 7 is formed (see FIG. 1B). Further, the Pt film 5 as an electrode is in a state like an aggregate of grains.

【0028】次に、PZT膜6上に耐エッチング膜とし
て、SOG(Spin On Grass)膜8をスピ
ンコーターで1μm成膜し、焼成して形成する。
Next, an SOG (Spin On Glass) film 8 is formed on the PZT film 6 as an anti-etching film by a spin coater to a thickness of 1 μm and baked.

【0029】マスクとして用いるためには、成膜時にマ
スク材料とPZT膜6との反応を抑えなければならな
い。例えば、本実施例のようにSOG膜をマスクとして
用いた場合、成膜時の温度が350°C近くまで上昇し
ても界面反応は起こらず、また、NSG膜をマスクとし
て用いた場合は400°C付近まで上昇しても界面反応
は起こらないことが、TEM解析よりわかっている。
For use as a mask, the reaction between the mask material and the PZT film 6 during film formation must be suppressed. For example, when an SOG film is used as a mask as in this embodiment, no interface reaction occurs even when the temperature at the time of film formation rises to near 350 ° C., and when an NSG film is used as a mask, 400 It is known from TEM analysis that no interfacial reaction occurs even when the temperature rises to about ° C.

【0030】その後、レジストを用いたフォトリソグラ
フィーにより、0.8μm〜2.5μm角のパターニン
グを実施し、SOG膜8をエッチングすることにより、
SOG膜8をマスクとした。SOG膜8のエッチング条
件は、μ波プラズマエッチング装置を用い、CF4の流
量を50SCCMとし、圧力を5mTorr、μ波出力
を200mA、RF出力を40Wとした。その後、アッ
シング工程によりレジストを剥離した(図1(c)参
照)。
Thereafter, patterning of 0.8 μm to 2.5 μm square is performed by photolithography using a resist, and the SOG film 8 is etched to
The SOG film 8 was used as a mask. The etching conditions for the SOG film 8 were as follows: a microwave plasma etching apparatus was used, the flow rate of CF 4 was 50 SCCM, the pressure was 5 mTorr, the microwave output was 200 mA, and the RF output was 40 W. After that, the resist was removed by an ashing process (see FIG. 1C).

【0031】次に、図2に示すようなECRプラズマエ
ッチング装置を用いて、エッチングガスとして、Arを
流量63SCCM、Cl2を流量27SCCMで導入
し、圧力=1.4mTorr、μ波出力を1000W、
RF出力を100W、基板表面温度を300℃として、
PZT膜6のエッチングを行う(図1(d)参照)。
Next, using an ECR plasma etching apparatus as shown in FIG. 2, as an etching gas, Ar was introduced at a flow rate of 63 SCCM, Cl 2 was introduced at a flow rate of 27 SCCM, the pressure was 1.4 mTorr, the microwave output was 1000 W, and
Assuming that the RF output is 100 W and the substrate surface temperature is 300 ° C.
The PZT film 6 is etched (see FIG. 1D).

【0032】尚、基板表面温度は、鉛のハロゲン化物を
揮発させるためには、100℃以上が適当であり、エッ
チングマスクとPZTとの界面で反応を起こさず、且
つ、PZT膜6の膜質を変えない程度の温度とする必要
があることから、400℃以下が適当である。また、ハ
ロゲンガスとしては、他のハロゲンガスよりも揮発し易
い、塩素(Cl2)ガス又は塩化物を用いるのが適当で
ある。塩化物としては、CCl4やCHCl3等を用いる
ことができる。また、エッチング時の真空度に関して
は、μ波(ECR)にて安定なプラズマが得られる範囲
として1〜10mTorrである。また、図3に示すよ
うに、塩素ガスのエッチングガスの総流量に対する流量
比が50%以下の範囲では、マスクであるSOG膜8の
エッチングレートが落ちる傾向にあるものの、PZT膜
6との選択性を持たせマスクとして使用できる範囲とし
て塩素ガスのエッチングガスの総流量に対する流量比は
50%より小さくすることが適当であり、本実施例では
選択比(SOG膜8/PZT膜6)を考慮し、流量比を
30%とした。更に、RF出力が、図4に示すように大
きくなるにつれて、エッチングレートは上昇するが、図
5に示すように選択性を考慮すると、100〜150
(W)の範囲がより適当である。100〜150(W)
の範囲とする理由は、エッチングすべきPZT膜6とそ
の下のPt膜5との選択比(PZT/Pt)が100W
では高いものとなるが、Pt膜5のエッチング後の表面
形状の均一性を考慮すると、PZT/Ptの選択性は1
より大を必要とするためである。
The substrate surface temperature is preferably 100 ° C. or higher in order to volatilize the halide of lead. No reaction occurs at the interface between the etching mask and the PZT, and the quality of the PZT film 6 is reduced. Since it is necessary to keep the temperature unchanged, 400 ° C. or less is appropriate. Further, as the halogen gas, it is appropriate to use chlorine (Cl 2 ) gas or chloride which is easier to volatilize than other halogen gases. As the chloride, CCl 4 , CHCl 3 or the like can be used. The degree of vacuum at the time of etching is 1 to 10 mTorr as a range in which stable plasma can be obtained by microwave (ECR). Further, as shown in FIG. 3, when the flow rate ratio of chlorine gas to the total flow rate of the etching gas is in the range of 50% or less, the etching rate of the SOG film 8 serving as a mask tends to decrease, but the etching rate of the PZT film 6 is reduced. It is appropriate that the flow rate ratio of chlorine gas to the total flow rate of the etching gas is less than 50% as a range that can be used as a mask so that the selectivity (SOG film 8 / PZT film 6) is considered in this embodiment. The flow rate ratio was set to 30%. Further, as the RF output increases as shown in FIG. 4, the etching rate increases, but when the selectivity is considered as shown in FIG.
The range of (W) is more appropriate. 100-150 (W)
The reason is that the selectivity (PZT / Pt) between the PZT film 6 to be etched and the Pt film 5 thereunder is 100 W
However, considering the uniformity of the surface shape of the Pt film 5 after etching, the selectivity of PZT / Pt is 1
This is because it needs more.

【0033】従来のフッ素系ガスによるケミカルエッチ
ングでは、PZT膜の膜厚が3000オングストローム
の場合、テーパ角度が45゜、寸法シフトが0.3μm
であったが、本実施例では、上述の条件で行った場合、
0.05μm以下の寸法シフトに抑えられた。
In the conventional chemical etching using a fluorine-based gas, when the thickness of the PZT film is 3000 Å, the taper angle is 45 ° and the dimensional shift is 0.3 μm.
However, in the present embodiment, when the above-described conditions were used,
The dimensional shift was suppressed to 0.05 μm or less.

【0034】また、Arガスによるスパッタエッチング
では、圧力を1.4mTorr、μ波出力を1000
W、RF出力を200W、基板表面温度を200〜30
0℃とした場合、エッチングレートが300オングスト
ロームであったが、Arの流量を63SCCM、Cl2
の流量を27SCCMとしたガス系を用いるようにした
場合には、エッチングレートが520オングストローム
まで上がった。
In sputter etching using Ar gas, the pressure is set to 1.4 mTorr, and the microwave output is set to 1000 mTorr.
W, RF output 200W, substrate surface temperature 200-30
At 0 ° C., the etching rate was 300 Å, but the flow rate of Ar was 63 SCCM, Cl 2
When a gas system with a flow rate of 27 SCCM was used, the etching rate increased to 520 Å.

【0035】尚、基板表面温度が、100℃以上150
℃以下の範囲では、マスクとしてレジストを用いること
ができるが、レジストの側壁がエッチングされて後退す
るため0.1〜0.2μmの寸法シフトが生じる。一
方、耐エッチング膜としてシリコン酸化膜を用いた場合
には、エッチング時の基板温度が100℃以上400℃
以下の場合にもパターンの変形が起こらず、寸法シフト
を押さえることができると共に、ハロゲン化物の揮発を
さらに促進することができる。
When the substrate surface temperature is 100.degree.
In the range of not more than ° C., a resist can be used as a mask, but the side wall of the resist is etched and receded, so that a dimensional shift of 0.1 to 0.2 μm occurs. On the other hand, when a silicon oxide film is used as the etching resistant film, the substrate temperature during etching is 100 ° C. or more and 400 ° C.
In the following cases, the pattern is not deformed, the dimensional shift can be suppressed, and the volatilization of the halide can be further promoted.

【0036】以上詳細に説明したように、本実施例によ
る場合には、高いエッチングレートで、寸法シフトも無
くまたは少なく、高精度で、鉛の化合物等を含む強誘電
体膜の微細加工が可能となる。
As described above in detail, according to the present embodiment, a fine etching of a ferroelectric film containing a lead compound or the like can be performed at a high etching rate, with little or no dimensional shift, and with high precision. Becomes

【0037】尚、本実施例による場合、レジストマスク
を用いることのできる温度範囲でマスクとしてレジスト
を用いると、寸法シフトが僅かであるが生じることがあ
り、改善の余地が残されていた。
In the case of this embodiment, when a resist is used as a mask in a temperature range where a resist mask can be used, a slight dimensional shift may occur, leaving room for improvement.

【0038】(実施例2) 本実施例は、寸法シフトを完全に防止する場合である。(Embodiment 2) This embodiment is a case in which a dimensional shift is completely prevented.

【0039】図6は、本実施例の強誘電体膜のエッチン
グ工程を示す断面図である。図6において、31はシリ
コン基板、32はNSG膜、33はTi膜、34はTi
N膜、35はTi膜、36はPt膜、37はPZT膜、
38はPt/Ti膜、39はレジスト膜、40は側壁デ
ポ膜である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing an etching process of the ferroelectric film of the present embodiment. In FIG. 6, 31 is a silicon substrate, 32 is an NSG film, 33 is a Ti film, and 34 is a Ti film.
N film, 35 is Ti film, 36 is Pt film, 37 is PZT film,
38 is a Pt / Ti film, 39 is a resist film, and 40 is a side wall deposition film.

【0040】本実施例では、以下のようにしてエッチン
グを行う。
In this embodiment, etching is performed as follows.

【0041】まず、図6(a)に示すように、シリコン
基板31上に、CVD法によりNSG膜32を300n
m成膜し、その上にNSG膜32とTiN膜34との密
着性を上げる為の密着層として、スパッタ法を用いてT
i膜33を20nm成膜した。このスパッタはAr流量
=85SCCM、RFパワー=3kW、圧力=2.5m
Torrの条件で行った。
First, as shown in FIG. 6A, an NSG film 32 is formed on a silicon
m is formed thereon, and as an adhesion layer for improving the adhesion between the NSG film 32 and the TiN film 34, a T
An i film 33 was formed to a thickness of 20 nm. In this sputtering, Ar flow rate = 85 SCCM, RF power = 3 kW, pressure = 2.5 m
The test was performed under Torr conditions.

【0042】その後、バリア層としてスパッタ法を用い
てTiN膜34を200nm成膜した。このスパッタは
2流量=76SCCM、Ar流量=58SCCM、R
Fパワー=5kW、圧力=4mTorrの条件で行っ
た。
Thereafter, a 200 nm-thick TiN film 34 was formed as a barrier layer by sputtering. This sputter has N 2 flow rate = 76 SCCM, Ar flow rate = 58 SCCM, R
The test was performed under the conditions of F power = 5 kW and pressure = 4 mTorr.

【0043】その後、TiN膜34とPt膜36の密着
性を上げる為の密着層として、前述のTi膜33と同じ
条件でTi膜35を20nm成膜した。
Thereafter, as an adhesion layer for improving the adhesion between the TiN film 34 and the Pt film 36, a 20 nm-thick Ti film 35 was formed under the same conditions as the above-mentioned Ti film 33.

【0044】その後、強誘電体薄膜キャパシタの下部電
極としてスパッタ法によりPt膜36を100nm成膜
した。このスパッタはAr流量=120SCCM、RF
パワー=2kW、圧力=4mTorrの条件で行った。
Thereafter, a Pt film 36 having a thickness of 100 nm was formed as a lower electrode of the ferroelectric thin film capacitor by a sputtering method. This sputtering is performed at an Ar flow rate of 120 SCCM, RF
The test was performed under the conditions of power = 2 kW and pressure = 4 mTorr.

【0045】その後、強誘電体薄膜であるPZT膜37
をゾル−ゲル法を用いて成膜した。この成膜はPZTの
ゾル−ゲル液をスピンコーターで前述のPt膜36上に
成膜し、400℃で1時間の仮焼成を行った。
Thereafter, a PZT film 37 which is a ferroelectric thin film is formed.
Was formed using a sol-gel method. In this film formation, a sol-gel solution of PZT was formed on the above-mentioned Pt film 36 by a spin coater, and calcination was performed at 400 ° C. for 1 hour.

【0046】次に、このように積層した後に、PZT膜
37の本焼成として660℃で30秒のRTA(Rap
id Thermal Anneal)を行った(図6
(b)参照)。本焼成後のPZT膜37の膜厚は250
nmである。本焼成後はPt膜36とTiN膜34との
間のTi膜35はPtと共晶し、Pt/Ti膜38とな
る。このようにして得られた試料ウェハーに対して、エ
ッチングが行われる。
Next, after stacking in this manner, RTA (Rap) at 660 ° C. for 30 seconds is performed as the main firing of the PZT film 37.
id Thermal Anneal) (FIG. 6)
(B)). The thickness of the PZT film 37 after the main baking is 250
nm. After the main baking, the Ti film 35 between the Pt film 36 and the TiN film 34 becomes eutectic with Pt, and becomes a Pt / Ti film 38. Etching is performed on the sample wafer thus obtained.

【0047】次に、図6(c)に示すように、PZT膜
37の上にレジスト膜39を2μm成膜し、フォトリソ
グラフィーにより0.8〜2.5μm角のパターンを形
成して、それをマスクとした。
Next, as shown in FIG. 6C, a resist film 39 is formed to a thickness of 2 μm on the PZT film 37 and a pattern of 0.8 to 2.5 μm square is formed by photolithography. Was used as a mask.

【0048】次に、図2に示したECRプラズマエッチ
ング装置を用いてPZT膜37のエッチングを行った。
エッチング条件は、エッチングガスとしてAr:CF4
(ハロゲン系第1ガス):CHF3(ハロゲン系第2ガ
ス)=1:1:2またはAr:SF6(ハロゲン系第1
ガス):CHF3(ハロゲン系第2ガス)=1:1:2
とし、圧力=1.4mTorr、μ波出力=1000
W、RF出力=100W、基板表面温度=50℃とし
た。このエッチングにより、図6(d)に示すように、
PZT膜37の側壁に側壁デポ膜40が形成された。
Next, the PZT film 37 was etched using the ECR plasma etching apparatus shown in FIG.
The etching conditions are Ar: CF 4 as an etching gas.
(Halogen-based first gas): CHF 3 (Halogen-based second gas) = 1: 1: 2 or Ar: SF 6 (Halogen-based first gas)
Gas): CHF 3 (halogen second gas) = 1: 1: 2
Pressure = 1.4 mTorr, μ wave output = 1000
W, RF output = 100 W, substrate surface temperature = 50 ° C. By this etching, as shown in FIG.
The side wall deposition film 40 was formed on the side wall of the PZT film 37.

【0049】次に、温水により側壁デポ膜40を除去
し、その後、アッシングによりレジスト膜39を除去し
た(図6(e)参照)。温水の処理としては、25℃で
10分以上、100℃では5分以上で除去可能なことが
確認済みである。なお、温水を用いることにより、他の
処理液を使用する場合のコストアップを回避でき、ま
た、処理液によるダメージも回避できる。尚、エッチン
グ時の真空度については、μ波(ECR)にて安定なプ
ラズマが得られる範囲として1〜10mTorrが望ま
しく、より高い異方性を出す為にはできるだけ高真空領
域を用いるのが望ましい。よって、本実施例では圧力を
1.4mTorrとした。
Next, the side wall deposition film 40 was removed with warm water, and then the resist film 39 was removed by ashing (see FIG. 6E). It has been confirmed that the hot water can be removed in 10 minutes or more at 25 ° C. and 5 minutes or more at 100 ° C. By using hot water, it is possible to avoid an increase in cost when another processing liquid is used, and also possible to avoid damage due to the processing liquid. The degree of vacuum at the time of etching is preferably 1 to 10 mTorr as a range in which stable plasma can be obtained by microwaves (ECR), and it is desirable to use a high vacuum region as much as possible in order to obtain higher anisotropy. . Therefore, in this embodiment, the pressure is set to 1.4 mTorr.

【0050】以上のように、本実施例2による場合に
は、側壁デポ膜を無くすことが可能となり、寸法シフト
もなく高精度でPZTの微細加工が可能となる。
As described above, according to the second embodiment, it is possible to eliminate the side wall deposition film, and it is possible to perform fine processing of PZT with high precision without dimensional shift.

【0051】また、実施例1では蒸気圧を高めるべく基
板温度を300℃程度に高くする必要があり、そのため
にSOG膜をマスクに用いたが、本実施例では基板温度
を低くしてもエッチングすることができるので、一般の
レジスト膜39の使用が可能となった。そのレジスト膜
39の除去はアッシングにて行うことができるため、工
程の簡略化が図れる。
In the first embodiment, it is necessary to increase the substrate temperature to about 300 ° C. in order to increase the vapor pressure. For this purpose, the SOG film is used as a mask. Therefore, a general resist film 39 can be used. Since the removal of the resist film 39 can be performed by ashing, the process can be simplified.

【0052】また、不活性ガスとハロゲン系の第1ガス
および第2ガスとの総流量に対する不活性ガスの流量比
率を50%未満とすることにより、選択比を向上でき
る。例えば、Arのみの場合、PZT/P.R(フォト
レジスト)の選択比は0.5、Ar:CF4=1:1で
はPZT/P.Rの選択比は2.4となる。更に、CH
3混合のAr:CF4:CHF3=1:1:2での選択
比は6.6であった。このように、ハロゲン系の第1ガ
スとハロゲン系の第2ガスにおいて、ハロゲン系の第2
ガスの流量のハロゲン系の第1ガスの流量に対する流量
比率を70%未満とすることにより、更に選択比を向上
できる。選択比の向上はマスクであるレジストのサイド
エッチが少ない事であり、本実施例のエッチング方法を
用いて温水処理を行うことにより、0.05μm以下の
寸法シフトに抑えられる。
The selectivity can be improved by setting the flow rate ratio of the inert gas to the total flow rate of the inert gas and the halogen-based first gas and the second gas to less than 50%. For example, in the case of only Ar, PZT / P. Selectivity of R (photoresist) is 0.5, Ar: CF 4 = 1 : 1 The PZT / P. The selection ratio of R is 2.4. Further, CH
The selectivity of the mixture of F 3 and Ar: CF 4 : CHF 3 = 1: 1: 2 was 6.6. As described above, in the halogen-based first gas and the halogen-based second gas, the halogen-based second gas is used.
By setting the flow rate ratio of the gas flow rate to the flow rate of the halogen-based first gas to less than 70%, the selectivity can be further improved. The improvement of the selectivity is that the side etching of the resist serving as the mask is small. By performing the hot water treatment using the etching method of this embodiment, the dimensional shift can be suppressed to 0.05 μm or less.

【0053】また、Arスパッタエッチングでは、エッ
チングレートは圧力=1.4mTorr、μ波出力=1
000W、RF出力=200Wで300オングストロー
ム/分であったが、Ar/CF4/CHF3ガス系を用い
た場合には550オングストローム/分までエッチング
レートが向上した。Ar/SF6/CHF3ガス系を用い
た場合には、900〜1000オングストローム/分ま
でエッチングレートを向上することができた。従って、
このようなエッチングガスを使用することにより、迅速
なエッチングが可能となる。
In the Ar sputter etching, the etching rate is pressure = 1.4 mTorr, μ wave output = 1.
The etching rate was 300 Å / min at 000 W and RF output = 200 W, but the etching rate was increased to 550 Å / min when an Ar / CF 4 / CHF 3 gas system was used. When the Ar / SF 6 / CHF 3 gas system was used, the etching rate could be improved to 900 to 1000 Å / min. Therefore,
By using such an etching gas, rapid etching becomes possible.

【0054】(参考例) 本参考例(以下、実施例3という)は、実施例2とは異
なる方法により、寸法シフトを完全に防止する場合であ
る。また、本実施例に係る方法では、強誘電体膜として
は鉛との化合物に限らず、LaやNb等の不純物を含む
PLZT、PNZTやその他の強誘電体膜に対しても適
用できる。また、上述した実施例1、2においても、上
記PLZTやPNZTに適用できる。
( Reference Example ) This reference example (hereinafter referred to as Example 3) is a case where the dimensional shift is completely prevented by a method different from that of Example 2. Further, the method according to the present embodiment can be applied not only to the compound with lead as the ferroelectric film but also to PLZT, PNZT and other ferroelectric films containing impurities such as La and Nb. Further, the first and second embodiments can be applied to the above-described PLZT and PNZT.

【0055】本実施例では、図7に示すような試料ウェ
ハーを作製し、炭化水素ガスを含むエッチングを用いて
エッチングを行った。図7において、41はシリコン基
板、42はNSG膜、43はTi膜、44はTiN膜、
45はTi膜、46はPt膜、47はPZT膜である。
In this embodiment, a sample wafer as shown in FIG. 7 was prepared, and etching was performed using etching containing a hydrocarbon gas. In FIG. 7, 41 is a silicon substrate, 42 is an NSG film, 43 is a Ti film, 44 is a TiN film,
45 is a Ti film, 46 is a Pt film, and 47 is a PZT film.

【0056】本実施例では、以下のようにしてエッチン
グを行った。
In this embodiment, etching was performed as follows.

【0057】まず、シリコン基板41上に、CVD法に
よりNSG膜42を300nm程度成膜し、その上にN
SG膜42とTiN膜44との密着性を上げる為の密着
層としてスパッタ法を用いTi膜43を20nm程度成
膜した。このスパッタはAr流量=85SCCM、RF
パワー=3kW、圧力=2.5mTorrの条件で行っ
た。
First, an NSG film 42 having a thickness of about 300 nm is formed on a silicon substrate 41 by a CVD method.
A Ti film 43 having a thickness of about 20 nm was formed as a contact layer for improving the adhesion between the SG film 42 and the TiN film 44 by using a sputtering method. This sputtering was performed at an Ar flow rate of 85 SCCM, RF
The test was performed under the conditions of power = 3 kW and pressure = 2.5 mTorr.

【0058】次に、バリア層として、スパッタ法を用い
てTiN膜44を約200nm成膜した。このスパッタ
はN2流量=76SCCM、Ar流量=58SCCM、
RFパワー=5kW、圧力=4mTorrの条件で行っ
た。
Next, a TiN film 44 having a thickness of about 200 nm was formed as a barrier layer by a sputtering method. This sputter has a N 2 flow rate of 76 SCCM, an Ar flow rate of 58 SCCM,
The test was performed under the conditions of RF power = 5 kW and pressure = 4 mTorr.

【0059】その後、TiN膜44とPt膜46との密
着性を上げる為の密着層として前述のTi膜43と同じ
条件でTi膜45を20nm成膜した。
Thereafter, a Ti film 45 having a thickness of 20 nm was formed as an adhesion layer for improving the adhesion between the TiN film 44 and the Pt film 46 under the same conditions as the Ti film 43 described above.

【0060】その後、強誘電体薄膜キャパシタの下部電
極として、スパッタ法によりPt膜46を100nm程
度成膜した。このスパッタはAr流量=120SCC
M、RFパワー=2kW、圧力=4mTorrの条件で
行った。
Thereafter, a Pt film 46 having a thickness of about 100 nm was formed as a lower electrode of the ferroelectric thin film capacitor by a sputtering method. This sputtering is performed at an Ar flow rate of 120 SCC.
M, RF power = 2 kW, pressure = 4 mTorr.

【0061】その後、強誘電体薄膜であるPZT膜47
をゾル−ゲル法を用いて成膜した。成膜はPZT前駆体
溶液をスピンコーターで前述のPt膜46上に成膜し、
400℃で1時間の仮焼成を行った。更に、RTA(R
apid ThermalAnneal)により、66
0℃で30秒の本焼成を行った。このようにして得られ
た試料ウェハーに対して、エッチングが行われる。
Thereafter, a PZT film 47 as a ferroelectric thin film is formed.
Was formed using a sol-gel method. The PZT precursor solution is formed on the above-mentioned Pt film 46 with a spin coater,
Preliminary firing was performed at 400 ° C. for 1 hour. Furthermore, RTA (R
rapid Thermal Anneal), 66
The main baking was performed at 0 ° C. for 30 seconds. Etching is performed on the sample wafer thus obtained.

【0062】次に、半導体装置の製造において一般的に
行われているフォトレジストを用いたフォトリソグラフ
ィーにより、0.8〜2.5μm角のパターンを形成
し、それをマスクとした。
Next, a pattern of 0.8 to 2.5 μm square was formed by photolithography using a photoresist generally used in the manufacture of semiconductor devices, and this was used as a mask.

【0063】次に、図2に示したECRプラズマエッチ
ング装置内に試料ウェハーを設置してPZT膜47のエ
ッチングを行った。エッチングガスは、Arガス流量=
59.5SCCM、Cl2ガス流量=25.5SCC
M、CH4ガス流量=5.0SCCMで導入した。この
とき、Cl2ガスおよびArガスの導入にはガス導入口
14、15を用い、CH4ガスの導入にはガス導入口1
4及び/又は15を用いた。他の条件としては、エッチ
ング装置の反応室内のトータル圧力は1.4mTorr
に保ち、μ波パワー=1kW、RF出力=100Wと
し、ソレノイドコイルの電流20Aで基板表面温度を8
0℃とした。
Next, the sample wafer was set in the ECR plasma etching apparatus shown in FIG. 2 and the PZT film 47 was etched. The etching gas is Ar gas flow rate =
59.5 SCCM, Cl 2 gas flow rate = 25.5 SCC
M, CH 4 gas flow rate was introduced at 5.0 SCCM. At this time, the gas inlets 14 and 15 are used to introduce Cl 2 gas and Ar gas, and the gas inlet 1 is used to introduce CH 4 gas.
4 and / or 15 were used. As another condition, the total pressure in the reaction chamber of the etching apparatus is 1.4 mTorr.
, The microwave power = 1 kW, the RF output = 100 W, and the substrate surface temperature was set to 8 with a current of 20 A of the solenoid coil.
0 ° C.

【0064】上記エッチング時の反応室内のトータル圧
力は、ECRで安定なプラズマを得られる範囲である、
0.5〜10mTorrが望ましい。また、混合ガスの
総流量は、可変バルブにより反応室内の圧力を安定に保
持できるように、40〜90SCCMが望ましい。
The total pressure in the reaction chamber at the time of the etching is within a range in which stable plasma can be obtained by ECR.
0.5 to 10 mTorr is desirable. Further, the total flow rate of the mixed gas is desirably 40 to 90 SCCM so that the pressure in the reaction chamber can be stably maintained by the variable valve.

【0065】図8に、エッチングガスの総流量に対する
Cl2ガスの流量比とエッチングによる強誘電体膜の断
面プロファイル角との関係を示し、図9に、エッチング
ガスの総流量に対するCl2ガスの流量比とエッチング
速度との関係を示す。図8に示すように、エッチングガ
スの総流量に対するCl2ガスの流量比が50%を超え
る範囲では、エッチングによる強誘電体膜の断面プロフ
ァイル角が小さくなって寸法シフトが大きくなる。ま
た、図9に示すように、エッチングガスの総流量に対す
るCl2ガスの流量比が10%未満では、エッチング速
度が低下する。従って、エッチングガスの総流量に対す
るCl2ガスの流量比は10%以上50%以下の範囲で
あるのが望ましい。
FIG. 8 shows the relationship between the ratio of the flow rate of Cl 2 gas to the total flow rate of the etching gas and the sectional profile angle of the ferroelectric film by etching. FIG. 9 shows the relationship between the total flow rate of the etching gas and the Cl 2 gas. The relationship between the flow rate ratio and the etching rate is shown. As shown in FIG. 8, when the flow rate ratio of the Cl 2 gas to the total flow rate of the etching gas exceeds 50%, the cross-sectional profile angle of the ferroelectric film by etching becomes small and the dimensional shift becomes large. Further, as shown in FIG. 9, when the flow rate ratio of the Cl 2 gas to the total flow rate of the etching gas is less than 10%, the etching rate decreases. Therefore, the ratio of the flow rate of the Cl 2 gas to the total flow rate of the etching gas is preferably in the range of 10% to 50%.

【0066】また、図10に、エッチングガスの総流量
に対するCH4ガスの流量比とエッチングによる強誘電
体膜およびフォトレジストの選択比との関係を示し、図
11に、エッチングガスの総流量に対するCH4ガスの
流量比と側壁デポ膜の厚みとの関係を示す。図10に示
すように、エッチングガス中にCH4ガスを添加するこ
とによりフォトレジストの側壁が保護され、強誘電体膜
とレジストとの選択比が向上する。しかし、図11に示
すように、エッチングガスの総流量に対するCH4ガス
の流量比が10%を超える場合には、側壁のデポ膜(堆
積物)が増加して寸法シフトが大きくなる。また、流量
比が2%未満の場合には、フォトレジストの側壁がエッ
チングされて後退するため、寸法シフトが大きくなる。
従って、エッチングガスの総流量に対するCH4ガスの
流量比は、2〜10%の範囲であるのが望ましい。
FIG. 10 shows the relationship between the flow rate ratio of the CH 4 gas to the total flow rate of the etching gas and the selectivity of the ferroelectric film and the photoresist by etching. FIG. The relation between the flow ratio of CH 4 gas and the thickness of the side wall deposition film is shown. As shown in FIG. 10, by adding CH 4 gas to the etching gas, the side wall of the photoresist is protected, and the selectivity between the ferroelectric film and the resist is improved. However, as shown in FIG. 11, when the flow rate ratio of the CH 4 gas to the total flow rate of the etching gas exceeds 10%, the deposition film (deposit) on the side wall increases and the dimensional shift increases. If the flow rate ratio is less than 2%, the side wall of the photoresist is etched and receded, so that the dimensional shift becomes large.
Therefore, it is desirable that the flow rate ratio of the CH 4 gas to the total flow rate of the etching gas is in the range of 2 to 10%.

【0067】このようなエッチングガス中に含まれる不
活性ガスとしてはArガス等を用いることができ、これ
により強誘電体膜中に含まれる鉛などの元素をスパッタ
してハロゲン化を促進させることができる。また、ハロ
ゲンガスまたはハロゲン化物ガスとしては、塩素ガス又
はBCl3、CCl4、SiCl4等の塩化物ガス等が望
ましく、他のハロゲンガスやハロゲン化物ガスを用いた
場合より、ハロゲン化物の揮発性が向上し、迅速なエッ
チングが可能となる。さらに、炭化水素ガスとしては、
n2n+2、Cn2nまたはCn2n-2(nは正の整数)
等を用いることができ、これにより強誘電体膜とマスク
との選択比を向上させることができる。
As an inert gas contained in such an etching gas, Ar gas or the like can be used, and thereby, an element such as lead contained in the ferroelectric film is sputtered to promote halogenation. Can be. Further, as the halogen gas or the halide gas, a chlorine gas or a chloride gas such as BCl 3 , CCl 4 , SiCl 4 or the like is desirable, and the volatility of the halide is higher than when other halogen gas or halide gas is used. And rapid etching becomes possible. Further, as hydrocarbon gas,
C n H 2n + 2, C n H 2n or C n H 2n-2 (n is a positive integer)
And the like can be used, whereby the selectivity between the ferroelectric film and the mask can be improved.

【0068】このようにしてエッチングされたPZT膜
の断面は、図12に示すようなものとなり、従来のイオ
ンミリングを用いたエッチング方法では、図15に示す
ようなものとなった。2つの断面を比較すると、本実施
例のエッチング方法によれば、従来のエッチング方法を
用いた場合に比べてプロファイル角が大きく、寸法シフ
トの小さなPZT薄膜の微細加工が可能であることが分
かる。尚、この図12および図15において、51およ
び71はSi基板、52および72はNSG膜、53お
よび73はTi膜、54および74はTiN膜、55は
および75はTi膜、56および76はPt膜、57お
よび77はPZT膜、58および78は側壁デポ膜を示
している。
The cross section of the PZT film etched as described above is as shown in FIG. 12, and the conventional etching method using ion milling is as shown in FIG. Comparing the two sections, it can be seen that according to the etching method of this embodiment, fine processing of a PZT thin film having a larger profile angle and a smaller dimensional shift is possible as compared with the case of using the conventional etching method. 12 and 15, 51 and 71 are Si substrates, 52 and 72 are NSG films, 53 and 73 are Ti films, 54 and 74 are TiN films, 55 and 75 are Ti films, and 56 and 76 are Pt films, 57 and 77 are PZT films, and 58 and 78 are side wall deposition films.

【0069】また、本実施例3におけるエッチング速度
は、450〜500オングストローム/分であり、RI
Eによるエッチング速度が300オングストローム以下
であるのと比較して1.5倍以上の高速にすることがで
きた。
The etching rate in the third embodiment is 450 to 500 Å / min.
The etching rate by E was 1.5 times or more as compared with the etching rate of 300 Å or less.

【0070】さらに、本実施例3では炭化水素ガスを用
いることにより、フォトレジストの側壁が浸食されるの
を防ぐことができ、フォトレジスト膜を使用することに
より工程の簡略化が図れた。尚、基板表面温度が150
℃を超える場合には、フォトレジストが軟化して変形す
るため、高精度の微細加工が困難になる。従って、冷却
装置等を用いて基板表面温度を150℃以下に保つのが
望ましい。
Further, in the third embodiment, the use of the hydrocarbon gas can prevent the side wall of the photoresist from being eroded, and the use of the photoresist film simplifies the process. The substrate surface temperature is 150
If the temperature exceeds ℃, the photoresist is softened and deformed, so that high-precision fine processing becomes difficult. Therefore, it is desirable to keep the substrate surface temperature at 150 ° C. or lower by using a cooling device or the like.

【0071】本実施例3のエッチングにより発生する側
壁デポ膜は、常温の純水中で20分間洗浄することによ
り除去でき、図13に示すような、プロファイル角が大
きく寸法シフトの小さい、高精度の微細加工を実現する
ことができた。常温の水を用いることができるのでコス
トアップを回避でき、処理液によるダメージも生じな
い。尚、この図13において、61はSi基板、62は
NSG膜、63はTi膜、64はTiN膜、65はTi
膜、66はPt膜、67はPZT膜を示している。
The side wall deposition film generated by the etching in the third embodiment can be removed by washing in pure water at room temperature for 20 minutes. As shown in FIG. 13, the profile angle is large, the dimensional shift is small, and the precision is high. Fine processing was realized. Since normal-temperature water can be used, an increase in cost can be avoided, and no damage is caused by the processing liquid. In FIG. 13, 61 is an Si substrate, 62 is an NSG film, 63 is a Ti film, 64 is a TiN film, and 65 is a TiN film.
Reference numeral 66 denotes a Pt film, and 67 denotes a PZT film.

【0072】以上、本発明の実施例について説明した
が、本発明は上記実施例に限定されるものではない。例
えば、上記不活性ガス、ハロゲンガス、ハロゲン化物ガ
ス、ハロゲン系の第1ガス、ハロゲン系の第2ガスおよ
び炭化水素ガスは、上記実施例に示した以外のものを用
いてもよい。また、上記実施例では、PZT膜のエッチ
ングについて説明したが、LaやNb等の不純物を含む
PLZT、PNZTやその他の強誘電体膜に対しても同
様の効果があり、広い範囲の強誘電体膜のエッチングに
適用することができる。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments. For example, the inert gas, the halogen gas, the halide gas, the halogen-based first gas, the halogen-based second gas, and the hydrocarbon gas may be other than those described in the above embodiment. In the above embodiment, the etching of the PZT film has been described. However, the same effect can be obtained for PLZT, PNZT, and other ferroelectric films containing impurities such as La and Nb. It can be applied to etching of a film.

【0073】[0073]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本第1
発明によれば、エッチングガスとして不活性ガスとハロ
ゲンガス又はハロゲン化物ガスとの混合物を用いること
により、高いエッチングレートで、寸法シフトもなく、
有っても少なく、高精度で、鉛の化合物からなる強誘電
体膜の微細加工が可能となる。また、第1発明におい
て、エッチングガスとしてのハロゲンガスまたはハロゲ
ン化物のエッチングガスの総流量に対する流量比を50
%以下とすることにより、マスクと強誘電体膜との選択
性が向上するので、さらに高精度な微細加工が可能とな
る。
As is clear from the above description, the first embodiment
According to the invention, by using a mixture of an inert gas and a halogen gas or a halide gas as an etching gas, a high etching rate, no dimensional shift,
It is possible to finely process a ferroelectric film made of a lead compound with little, if any, and high precision. Also, in the first invention,
And halogen gas or halogen as etching gas
Flow rate ratio to the total flow of
%, The choice between the mask and the ferroelectric film
Improves the precision, enabling more precise micromachining.
You.

【0074】また、第1発明において、エッチング時の
基板表面温度を100℃以上400℃以下とすることに
よって、PZT膜とエッチングマスクとの界面とが反応
することなく、また、強誘電体膜の膜質が変化すること
もなく、ハロゲン化物の揮発を促進することができる。
Further, in the first invention, by setting the substrate surface temperature at the time of etching to 100 ° C. or more and 400 ° C. or less, the interface between the PZT film and the etching mask does not react, and the ferroelectric film The volatilization of the halide can be promoted without changing the film quality.

【0075】また、第1発明において、ハロゲンガスま
たはハロゲン化物ガスとして、塩素ガス又は塩化物ガス
を用いることにより、他のハロゲンガスやハロゲン化物
ガスを用いた場合よりハロゲン化物の揮発性が向上し、
さらにエッチングレートを速くしたり、低温でエッチン
グを行うことができる。
Further, in the first invention, by using a chlorine gas or a chloride gas as the halogen gas or the halide gas, the volatility of the halide is improved as compared with the case where another halogen gas or a halide gas is used. ,
Further, the etching rate can be increased or the etching can be performed at a low temperature.

【0076】更に、第1発明において、耐エッチング膜
にシリコン酸化膜を用いることにより、エッチング時の
基板温度が150℃以上400℃以下の場合にもパター
ンの変形が起こらず、マスクにレジストを用いた場合よ
り寸法シフトが押さえられるので、エッチングレートを
さらに速くすることができる。
Further, in the first invention, by using a silicon oxide film as the etching resistant film, pattern deformation does not occur even when the substrate temperature at the time of etching is 150 ° C. or more and 400 ° C. or less. Since the dimensional shift is suppressed as compared with the case where the etching is performed, the etching rate can be further increased.

【0077】また、本第2発明によれば、エッチングガ
スとして不活性ガスとハロゲン系の第1ガスとハロゲン
系の第2ガスとからなる混合ガスを用いることにより、
高いエッチングレートで、寸法シフトもなく、高精度
で、鉛の化合物からなる強誘電体膜の微細加工が可能と
なる。
According to the second aspect of the present invention, by using a mixed gas comprising an inert gas, a halogen-based first gas, and a halogen-based second gas as an etching gas,
A fine etching of a ferroelectric film made of a lead compound can be performed at a high etching rate, with no dimensional shift, and with high precision.

【0078】また、第2発明において、不活性ガスとハ
ロゲン系の第1および第2ガスとの総流量に対する不活
性ガスの流量比率を50%未満とすることにより、マス
クと強誘電体膜との選択比が向上できるので、さらに高
精度な微細加工が可能となる。
Further, in the second invention, the mask, the ferroelectric film, and the flow rate of the inert gas with respect to the total flow rate of the inert gas and the halogen-based first and second gases are less than 50%. Can be improved, so that fine processing can be performed with higher precision.

【0079】また、第2発明において、放電時の真空チ
ャンバー内のガスの圧力を1mTorr以上10mTo
rr以下の範囲内とすることにより、プラズマを安定化
でき、また高い異方性が得られるので、さらに高精度な
微細加工が可能となる。
Further, in the second invention, the pressure of the gas in the vacuum chamber at the time of discharge is set to 1 mTorr or more and 10 mTo
By setting it within the range of rr or less, plasma can be stabilized and high anisotropy can be obtained, so that fine processing with higher precision can be performed.

【0080】また、第2発明において、不活性ガスとし
てArガスを、ハロゲン系の第1ガスとしてCF4ガス
またはSF6ガスを、ハロゲン系の第2ガスとしてCH
3ガスを用いることにより、さらに迅速なエッチング
を可能とすることができる。
In the second invention, Ar gas is used as the inert gas, CF 4 gas or SF 6 gas is used as the first halogen-based gas, and CH 4 gas is used as the second halogen-based gas.
The use of the F 3 gas enables more rapid etching.

【0081】また、第2発明において、ハロゲン系の第
1ガスとハロゲン系の第2ガスにおいてハロゲン系の第
2ガスの流量のハロゲン系の第1ガスの流量に対する流
量比率を70%未満とすることにより、マスクと強誘電
体膜との選択比が更に向上するので、さらに高精度な微
細加工を行うことができる。
In the second invention, in the halogen-based first gas and the halogen-based second gas, the flow ratio of the flow rate of the halogen-based second gas to the flow rate of the halogen-based first gas is less than 70%. As a result, the selectivity between the mask and the ferroelectric film is further improved, so that more precise fine processing can be performed.

【0082】また、第2発明において、ドライエッチン
グ時に前記強誘電体膜の側壁に形成されるデポ膜は、水
溶液によるウエット処理により除去することができるの
で、さらに低温でエッチングを行うことができると共
に、寸法シフトを小さくすることができる。
Further, in the second invention, the deposition film formed on the side wall of the ferroelectric film at the time of dry etching can be removed by wet treatment with an aqueous solution, so that etching can be performed at a lower temperature. , The size shift can be reduced.

【0083】また、第2発明において、ウエット処理に
用いる水溶液がH2Oであることにより、コストアップ
を回避でき、更に薬液による強誘電体膜に対するダメー
ジを回避できる。
In the second aspect of the present invention, since the aqueous solution used for the wet treatment is H 2 O, it is possible to avoid an increase in cost and also to avoid damage to the ferroelectric film due to the chemical solution.

【0084】さらに、第2発明において、ウエット処理
に用いる水溶液の温度を25℃以上100℃以下の範囲
とすることにより、十分に側壁デポ膜を除去できる。
Further, in the second invention, by setting the temperature of the aqueous solution used for the wet treatment in the range of 25 ° C. or more and 100 ° C. or less, the side wall deposition film can be sufficiently removed.

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

【図1】(a)〜(d)は、実施例1の強誘電体膜のエ
ッチング方法を説明するための工程断面図である。
FIGS. 1A to 1D are process cross-sectional views illustrating a method of etching a ferroelectric film according to a first embodiment.

【図2】実施例1〜3で用いたECR(電子サイクロト
ロン共鳴)プラズマエッチング装置の概略図である。
FIG. 2 is a schematic diagram of an ECR (Electron Cyclotron Resonance) plasma etching apparatus used in Examples 1 to 3.

【図3】実施例1において、エッチングガスの総流量に
対するCl2ガスの流量比とSOGマスクのエッチング
レートとの関係を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing a relationship between a flow rate ratio of a Cl 2 gas to a total flow rate of an etching gas and an etching rate of an SOG mask in Example 1.

【図4】実施例1において、RF出力とエッチングレー
トとの関係を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing a relationship between an RF output and an etching rate in Example 1.

【図5】実施例1において、RF出力と選択性との関係
を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between RF output and selectivity in Example 1.

【図6】(a)〜(e)は、実施例2の強誘電体膜のエ
ッチング方法を説明するための工程断面図である。
FIGS. 6A to 6E are process cross-sectional views illustrating a method of etching a ferroelectric film according to a second embodiment.

【図7】実施例3の強誘電体膜のエッチング方法により
エッチングされる試料ウェハーを示す断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a sample wafer etched by the method for etching a ferroelectric film of Example 3.

【図8】実施例3において、エッチングガスの総流量に
対するCl2ガスの流量比と断面プロファイル角との関
係を示すグラフである。
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the flow rate ratio of Cl 2 gas to the total flow rate of etching gas and the cross-sectional profile angle in Example 3.

【図9】実施例3において、エッチングガスの総流量に
対するCl2ガスの流量比とエッチングレートとの関係
を示すグラフである。
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the ratio of the flow rate of Cl 2 gas to the total flow rate of etching gas and the etching rate in Example 3.

【図10】実施例3において、エッチングガスの総流量
に対するCH4ガスの流量比と選択比との関係を示すグ
ラフである。
FIG. 10 is a graph showing a relationship between a flow rate ratio of a CH 4 gas and a selectivity to a total flow rate of an etching gas in Example 3.

【図11】実施例3において、エッチングガスの総流量
に対するCH4ガスの流量比と側壁堆積物の厚みとの関
係を示すグラフである。
FIG. 11 is a graph showing the relationship between the flow rate ratio of the CH 4 gas to the total flow rate of the etching gas and the thickness of the side wall deposit in Example 3.

【図12】実施例3の強誘電体膜のエッチング方法によ
りエッチングが行われた試料ウェハーを示す断面図であ
る。
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a sample wafer etched by the method for etching a ferroelectric film of Example 3.

【図13】実施例3の強誘電体膜のエッチング方法によ
りエッチングが行われ、水洗処理により側壁堆積物が除
去された試料ウェハーを示す断面図である。
FIG. 13 is a cross-sectional view showing a sample wafer on which etching has been performed by the method for etching a ferroelectric film of Example 3 and sidewall deposits have been removed by a water washing process.

【図14】従来のエッチング方法によりエッチングが行
われた基板を示す断面図である。
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a substrate etched by a conventional etching method.

【図15】従来のエッチング方法によりエッチングが行
われた基板を示す断面図である。
FIG. 15 is a cross-sectional view showing a substrate etched by a conventional etching method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、21、31、41、51、61、71 Si基板 2、22、32、42、52、62、72 NSG膜 3、23、33、35、43、45、53、55、6
3、65、73、75Ti膜 4、24、34、44、54、64、74 TiN膜 5、26、36、46、56、66、76 Pt膜 6、27、37、47、57、67、77 PZT膜 7、25、38 Pt/Ti膜 8 SOG膜 9 マイクロ波 10 高周波電源 11 ソレノイルドコイル 12 試料ウェハー 13 電極 14、15 ガス導入口 28、40、58、78 側壁デポ膜 39 レジスト膜
1, 21, 31, 41, 51, 61, 71 Si substrate 2, 22, 32, 42, 52, 62, 72 NSG film 3, 23, 33, 35, 43, 45, 53, 55, 6
3, 65, 73, 75 Ti film 4, 24, 34, 44, 54, 64, 74 TiN film 5, 26, 36, 46, 56, 66, 76 Pt film 6, 27, 37, 47, 57, 67, 77 PZT film 7, 25, 38 Pt / Ti film 8 SOG film 9 Microwave 10 High frequency power supply 11 Solenoid coil 12 Sample wafer 13 Electrode 14, 15 Gas inlet 28, 40, 58, 78 Side wall deposition film 39 Resist film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 工藤 淳 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 崎山 恵三 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 浦島 仁 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (56)参考文献 特開 平6−151383(JP,A) 特開 平6−13357(JP,A) 特開 平6−295993(JP,A) 特開 平7−94471(JP,A) 特開 平8−195377(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/3065 C23F 4/00 H01L 27/04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Jun Kudo 22-22, Nagaike-cho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka Inside Sharp Corporation (72) Inventor Keizo Sakiyama 22-22, Nagaike-cho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka Sharp Corporation (72) Inventor Jin Urashima 22-22 Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka Inside Sharp Corporation (56) References JP-A-6-151383 (JP, A) JP-A-6-13357 (JP, A) JP-A-6-295993 (JP, A) JP-A-7-94471 (JP, A) JP-A-8-195377 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/3065 C23F 4/00 H01L 27/04

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 鉛との化合物からなる強誘電体膜上にマ
スクとなる耐エッチング膜をパターニングし、耐エッチ
ング膜に覆われていない領域の上記強誘電体膜をエッチ
ングする強誘電体膜のドライエッチング方法において、 エッチングガスとして、不活性ガスとハロゲンガス又は
ハロゲン化物ガスとの混合ガスを用い 上記混合ガスの総流量に対する上記ハロゲンガス又はハ
ロゲン化物ガスの流量比率が50%以下である ことを特
徴とする強誘電体膜のエッチング方法。
An etching resistant film serving as a mask is patterned on a ferroelectric film made of a compound with lead, and the ferroelectric film in a region not covered with the etching resistant film is etched. In the dry etching method, a mixed gas of an inert gas and a halogen gas or a halide gas is used as an etching gas, and the halogen gas or the ha gas relative to the total flow rate of the mixed gas is used .
Strong etching method of a dielectric film you wherein a flow ratio of androgenic compound gas is 50% or less.
【請求項2】 上記エッチング時の基板温度が100℃
以上400℃以下の範囲であることを特徴とする、請求
項1記載の強誘電体膜のエッチング方法。
2. The method according to claim 1, wherein the substrate temperature during the etching is 100 ° C.
2. The method for etching a ferroelectric film according to claim 1, wherein the temperature is in a range of not less than 400 ° C.
【請求項3】 上記ハロゲンガスまたはハロゲン化物ガ
スが塩素ガス又は塩化物ガスであることを特徴とする、
請求項1または請求項2記載の強誘電体膜のエッチング
方法。
3. The halogen gas or halide gas
Wherein the gas is chlorine gas or chloride gas ,
The method for etching a ferroelectric film according to claim 1 or 2.
【請求項4】 上記耐エッチング膜にシリコン酸化膜を
用いたことを特徴とする、請求項1、請求項2又は請求
項3記載の強誘電体膜のエッチング方法。
4. A silicon oxide film as said etching resistant film.
Characterized by using, according to claim 1, claim 2 or claim 3 etching method of a ferroelectric film according.
【請求項5】 鉛との化合物からなる強誘電体膜上にマ
スクとなる耐エッチング膜をパターニングし、耐エッチ
ング膜に覆われていない領域の上記強誘電体膜をエッチ
ングする強誘電体膜のエッチング方法において、 エッチングガスとして不活性ガスとハロゲン系の第1ガ
スとハロゲン系の第2ガスとからなる混合ガスを用いて
ドライエッチングを行い、エッチングされた上記強誘電
体膜の側壁に形成された化合物を水溶液によるウエット
処理により除去する ことを特徴とする、強誘電体膜のエ
ッチング方法。
5. The method according to claim 1, wherein the ferroelectric film is made of a compound with lead.
Pattern the etching-resistant film to be
Etch the ferroelectric film in the area not covered by the etching film
In the method of etching a ferroelectric film to be etched, an inert gas and a halogen-based first gas are used as etching gases.
Using a mixed gas consisting of gas and a halogen-based second gas
Perform dry etching and etch the above ferroelectric
Wet compound formed on the side wall of body film with aqueous solution
A method for etching a ferroelectric film, wherein the method is removed by a treatment .
【請求項6】 上記不活性ガスと上記ハロゲン系の第1
および第2ガスとの総流量に対する上記不活性ガスの流
量比率が50%未満であることを特徴とする、請求項5
記載の強誘電体膜のエッチング方法。
6. An inert gas and a halogen-based first gas.
Of the inert gas with respect to the total flow rate of the inert gas and the second gas
6. The method according to claim 5 , wherein the amount ratio is less than 50%.
The method for etching a ferroelectric film according to the above.
【請求項7】 上記ドライエッチングを行う場合に、放
電時の真空チャンバー内のガスの圧力が1mTorr以
上10mTorr以下の範囲内であることを特徴とす
る、請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の強誘電体
膜のエッチング方法。
7. The method according to claim 6, wherein the dry etching is performed.
When the pressure of the gas in the vacuum chamber is less than 1 mTorr
The method for etching a ferroelectric film according to any one of claims 1 to 4, wherein the upper limit is 10 mTorr or less .
【請求項8】 上記ドライエッチングを行う場合に、放
電時の真空チャンバー内のガスの圧力が1mTorr以
上10mTorr以下の範囲内であることを特徴とす
る、請求項5または請求項6記載の強誘電体膜のエッチ
ング方法。
8. The method according to claim 8, wherein the dry etching is performed.
When the pressure of the gas in the vacuum chamber is less than 1 mTorr
7. The method for etching a ferroelectric film according to claim 5 , wherein the upper limit is 10 mTorr or less .
【請求項9】 上記不活性ガスがArガスであり、上記
ハロゲン系の第1ガスがCF 4 ガスまたはSF 6 ガスであ
り、上記ハロゲン系の第2ガスがCHF 3 ガスであるこ
とを特徴とする、請求項5、請求項6または請求項8
載の強誘電体膜のエッチング方法。
9. The method according to claim 1, wherein the inert gas is Ar gas.
First gas halogen system CF 4 gas or SF 6 Gasudea
9. The method for etching a ferroelectric film according to claim 5, wherein the halogen-based second gas is CHF 3 gas .
【請求項10】 上記ハロゲン系の第1ガスとハロゲン
系の第2ガスにおいてハロゲン系の第2ガスの流量のハ
ロゲン系の第1ガスの流量に対する流量比率が70%未
であることを特徴とする、請求項9記載の強誘電体膜
のエッチング方法。
10. The halogen-based first gas and halogen.
Of the flow rate of the halogen-based second gas in the system-based second gas
The flow rate ratio to the flow rate of the first logen gas is less than 70%
Characterized in that it is a full, Motomeko 9 etching process of the ferroelectric film according.
【請求項11】 上記ウエット処理に用いる水溶液がH
2 であることを特徴とする、請求項記載の強誘電体
膜のエッチング方法。
11. An aqueous solution used for the wet treatment is H
Characterized in that it is a 2 O, the etching method of a ferroelectric film according to claim 5, wherein.
【請求項12】 上記ウエット処理に用いる水溶液の温
度が25℃以上100℃以下の範囲であることを特徴と
する、請求項11記載の強誘電体膜のエッチング方法。
12. The temperature of an aqueous solution used for the wet treatment.
The method for etching a ferroelectric film according to claim 11 , wherein the temperature is in a range of 25C to 100C .
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